Nghiên cứu cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ để xử lý nền móng cho nhà dân dụng thấp tầng khu vực huyện tháp mười, tỉnh đồng tháp

-SVTH: NGUYỄN THÀNH THÂN

ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNGĐƯỜNG KÍNH NHỎ ĐỂ XỬ LÝ NỀN MÓNG CHONHÀ DÂN DỤNG THẤP TẦNG KHU VỰC HUYỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN -

SVTH: NGUYỄN THÀNH THÂN

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐƯỜNGKÍNH NHỎ ĐỂ XỬ LÝ NỀN MÓNG CHO NHÀ DÂN

DỤNG THẤP TẦNG KHU VỰC HUYỆN THÁPMƯỜI, TỈNH ĐỒNG THÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

Long An – Năm 2019

-NGUYỄN THÀNH THÂN

NGHIÊN CỨU CỌC ĐẤT GIA CỐ XI MĂNGĐƯỜNG KÍNH NHỎ ĐỂ XỬ LÝ NỀN MÓNGCHO NHÀ DÂN DỤNG THẤP TẦNG KHU VỰC

HUYỆN THÁP MƯỜI, TỈNH ĐỒNG THÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNGMã số: 8.580.201

Người hướng dẫn Khoa học: TS PHẠM VĂN HÙNG

Long An, ngày 19 tháng 09 năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa họcđộc lập của riêng tôi Các số liệu khoa học sử dụng phân tích trong luận án cónguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trongluận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợpvới thực tiễn của Việt Nam.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

NGUYỄN THÀNH THÂN

Trước hết tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường,quý thầy cô trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An, đặc biệt là quý ThầyCô Khoa Sau đại học đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quátrình học tập và hoàn thành khóa học.

Thầy đã tận tình trực tiếp chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiệnLuận văn này.

Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong tiểu ban luận văn đã cho tôinhững góp ý quý báu để hoàn chỉnh Luận văn.

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và gửi lời cảm ơn tới bạn bè,đồng nghiệp đã luôn quan tâm chia sẻ, động viên tôi trong suốt thời gian thựchiện Luận văn.

Mặc dù rất cố gắng, song luận văn vẫn không tránh khỏi những hạn chế vàsai sót Kính mong nhận được sự góp ý của quý Thầy Cô cùng các bạn đồngnghiệp!

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

NGUYỄN THÀNH THÂN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu: 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu: 4

1.6 Giới hạn của nghiên cứu: 4

1.7 Nội dung nghiên cứu: 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT GIA CỐ XI MĂNG ĐỂXỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 6

Khái niệm xi măng Portland: 11

Quá trình đông cứng của xi măng 12

Phản ứng giữa xi măng và đất 13

1.3.1 Công nghệ trộn Jet – Grouting 15

Công nghệ thi công 16

Ưu và nhược điểm 18

1.3.2 Công nghệ trộn CDM (Cement Depth Method) 19

1.3.3 Công nghệ trộn Dry Jet Mixing 20

1.4 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐẤT XI MĂNG 22

2.1 SỨC CHỊU TẢI TRỤ ĐƠN 28

2.2 KHẢ NĂNG CHỊU LỰC TỚI HẠN CỦA NHÓM TRỤ XI MĂNG ĐẤT 30

2.3 ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH 32

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 32

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CỤ THỂ KHU VỰCNGHIÊN CỨU 36

3.1 Đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu 36

3.1.1 Phân bố vùng đất yếu trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp 36

3.1.2 Đánh giá đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu 37

3.2 Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng trụ đất xi măng cho móng công trình nghiêncứu 39

3.3 Phân tích, thí nghiệm trụ đất xi măng trong phòng thí nghiệm lựa chọn hàmlượng xi măng 41

Đánh giá cường độ của mẫu đất trộn xi măng với các hàm lượng ximăng khác nhau 48

3.4 Tính toán thiết kế chiều dài và đường kính trụ đất 54

3.4.1 Tính khả năng chịu tải của cọc xi măng đất; 55

3.5 Kết luận chương 3: 58

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THI CÔNG VÀ THỬ NGHIỆM HIỆN

4.1.1 Thiết bị thi công 59

4.1.2 Công tác chuẩn bị mặt bằng 63

4.1.3 Công tác chuẩn bị máy móc, thiết bị 64

4.1.4 Thi công trụ đất gia cố xi măng 64

4.1.5 khối lượng thực hiện 65

4.2 Kiểm tra chất lượng trụ đất gia cố xi măng 66

4.2.1 Đào kiểm tra chất lượng trụ đất 66

4.2.2 Công tác khoan lấy lõi và kết quả thí nghiệm lõi khoan 67

4.2.3 Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn 73

4.3 Kết luận chương 4 78

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Số liệu về một số công trình khác sử dụng Trụ đất xi măng ở Việt Nam 9

Các thông số kỹ thuật thông dụng 18

Công nghệ trộn ướt Bắc Âu và Nhật Bản 20

Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt Bắc Âu và Nhật Bản 20

So sánh công nghệ trộn khô Bắc Âu và Nhật Bản 21

Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn khô Bắc Âu và Nhật Bản 22

Bảng 3-1: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp đất yếu xã Mỹ Hòa 38

Bảng 3-2: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp đất yếu trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 39Bảng 3-3: Quy mô các công trình tại vị trí nghiên cứu 40

Bảng 3-4: Giải pháp thiết kế xửl ý đất yếu bên dưới móng công trình 41

Bảng 3-5: Số lượng mẫu thí nghiệm nén 1 trục nở hông 46

Bảng 3-6: Số lượng mẫu thí nghiệm cắt trực tiếp 46

Bảng 3-7: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình UBND xã Mỹ Hòa 14 ngày tuổi 49

Bảng 3-8: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình UBND xã Mỹ Hòa 28 ngày tuổi 49

Bảng 3-9: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình UBND xã Mỹ Hòa 56 ngày tuổi 49

Bảng 3-10: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bịtrong phòngCông trình UBND xã Mỹ Hòa 90 ngày tuổi 50

Bảng 3-11: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 14 ngày tuổi 51

Bảng 3-12: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 28 ngày tuổi 51

Bảng 3-13: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình Trường Mẫu giáo Đốc Binh Kiều 90 ngày tuổi 51

Bảng 3-15: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòng

Công trình Trường Mẫu giáo Nha Mân 28 ngày tuổi 53

Bảng 3-16: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình Trường Mẫu giáo Nha Mân 56 ngày tuổi 53

Bảng 3-17: Tổng hợp kết quả nén đơn trục mẫu trụ xi măng – đất chế bị trong phòngCông trình Trường Mẫu giáo Nha Mân 90 ngày tuổi 54

Bảng 3-18: Bảng tính toán chi tiết độ lún dưới khối gia cố 57

Bảng 3-19: Bảng dự tính sức chịu tải và độ lún trụ đất xi măng, nền gia cố 58

Bảng 4-1: Bảng tổng hợp cọc xi măng đất thực tế đã thi công 66

Bảng 4-2: Đánh giá cường độ mẫu xi măng đất hiện trường công trình Trường Mẫugiáo Đốc Binh Kiều 71

Bảng 4-3: Đánh giá cường độ mẫu xi măng đất hiện trường công trình UBND xã MỹHòa 72

Bảng 4-4: Đánh giá cường độ mẫu xi măng đất hiện trường công trình Trường Mẫugiáo Nha Mân 73

Bảng 4-5: Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén tĩnh 76

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Xử lý sự cố nền công trình nhà ở Đài Bắc - Đài Loan 7

Xử lý nền ga tàu điện ở trung tâm Cai Ro - Ai Cập 8

Xử lý nền đất yếu bằng cọc ĐGCXM công nghệ trộn khô tại Sân bay CầnThơ 9

Các công nghệ phun Jet – Grouting 17

Sơ đồ thi công trộn ướt 19

Sơ đồ thi công trộn khô 20

Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến qu 23

Các dạng bố trí trụ đất xi măng trộn khô 25

Hình ảnh thí dụ bố trí trụ đất xi măng trộn ướt 25

Hình ảnh thí dụ bố trí trụ đất xi măng trộn ướt trên biển 26

Các ứng dụng của Cọc ximăng đất ( Terashi, 1997) 26

Các dạng phá hoại của Cọc ximăng đất ( Kivelo, 1997) 27

Hình 2-1: Sơ đồ phá hoại của đất dính gia cố bằng cọc xi măng-đất 29

Hình 2-2: Quan hệ ứng suất - biến dạng vật liệu xi măng đất 30

Hình 2-3: Phá hoại khối 30

Hình 2-4: Phá hoại cắt cục bộ 31

Hình 2-5: Sơ đồ tính lún cho công trình trường hợp 1 34

Hình 2-6: Sơ đồ tính lún công trình trường hợp 2 35

Hình 3-8 Biểu đồ mối quan hệ hàm lượng xi măng – cường độ nén đơn trục Công

Hình 4-1: Máy khoan cọc xi măng đất 60

Hình 4-2: Mũi khoan cọc xi măng đất 60

Hình 4-3: Cối trộn vữa xi măng 61

Hình 4-4: Máy bơm vữa xi măng có đồng hồ đo áp lực 61

Hình 4-5: Thiết bị kiểm soát tốc độ quay 62

Hình 4-6: Bộ thiết bị kiểm soát độ sâu khoan 62

Hình 4-7: Quy trình thi công cọc xi măng đất 63

Hình 4-8: Cọc xi măng đất khi đào xuống 1m 67

Hình 4-9: Thiết bị khoan lấy lõi cọc xi măng đất 68

Hình 4-10: Tiến hành khoan lấy lõi cọc xi măng đất 69

Hình 4-11: Mũi khoan lấy lõi cọc xi măng đất 70

Hình 4-12: Lõi cọc xi măng đất được khoan 70

Hình 4-13: Biểu đồ đánh giá cường độ xi măng đất và đất tự nhiên công trình TrườngMẫu giáo Đốc Kiều 71

Hình 4-14: Biểu đồ đánh giá cường độ xi măng đất và đất tự nhiên côngtrình UBNDxã Mỹ Hòa 72

Hình 4-15: Biểu đồ đánh giá cường độ xi măng đất và đất tự nhiên công trình TrườngMẫu giáo Nha Mân 73

Hình 4-16: Thí nghiệm thử tĩnh tải cọc xi măng đất bàn nén 1mx1m 76

LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN MỞ ĐẦU1.1 Tính cấp thiết của đề tài:

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội và các chươngtrình, chính sách an sinh của Nhà nước như chương trình xây dựng cụm tuyến dân cư,chương trình xây dựng nông thôn mới,…, các công trình xây dựng ngày càng nhiều.Tại tỉnh Đồng Tháp, các công trình xây dựng ở vùng nông thôn như trường học, trạm ytế, trụ sở các cơ quan nhà nước,…, được quan tâm đầu tư xây dựng Nhiều công trìnhđã và đang xây dựng ở các vùng đất yếu ( như tại huyện Tháp Mười, huyện ChâuThành, huyện Lai Vung,….) kéo theo các giải pháp xử lý nền móng rất tốn kém và đôikhi còn không đảm bảo ổn định cho công trình Các công trình trên địa bàn tỉnh hiệnnay hầu như áp dụng giải pháp xử lý nền móng công trình bằng cọc bê tông cốt thép,móng băng giao nhau trên nền gia cố cừ tràm Các giải pháp xử lý này còn nhiều vấnđề bất cập như:

Đòi hỏi đầu cừ tràm phải ngập trong mực nước ngầm hoặc nằm trong phạm vinước mao dẫn của nước ngầm nên phải tốn chi phí do tăng chiều sâu chon móng, cừtràm chỉ dài tối đa 5m, khi xử lý móng công trình sẽ như một “bè” tựa trên đất yếu, độổn định không cao, độ lún lớn nên cần làm móng có kích thước lớn gây tăng chi phítrong xây dựng.

Chỉ giảm lún trong bề dày lớp đất yếu có cừ tràm, còn lún của lớp đất yếu dướimóng cừ tràm rất lớn và biến dạng theo thời gian.

Chỉ tăng được khả năng chịu tải dù không lớn của lớp đất có gia cố cừ tràm, cònkhả năng chịu tải của lớp đất yếu dưới móng cừ tràm vẫn rất yếu nên khả năng chịu tảicủa móng trên nền cừ tràm phải đánh giá kỹ vùng hoạt động ứng suất công trình truyềnxuống.

Nguồn vật liệu ngày càng khan hiếm, diện tích trồng ngày càng hạn chế dẫn đếngiá thành cao, chất lượng cừ không đồng đều Khó quản lý chất lượng khi thi công, đặcbiệt là vùng sâu, vùng xa.

Giá thành cao, điều kiện vận chuyển, thi công vùng sâu, vùng xa gặp nhiều khókhăn.

Không hiệu quả khi dùng trong những nền có lớp đất yếu dày, do phải dùng cọccó chiều dài lớn, có độ mảnh lớn, phải dùng mối nối và chất lượng tuổi thọ mối nốikhông cao.

Không tận dụng được khả năng chịu tải của chính nền đất yếu, đặc biệt lànhững công trình chịu tải trên diện tích lớn như nền nhà kho, nhà công nghiệp.

Khó khăn khi thi công trong mực nước ngầm cao, trong các khu vực nhà xâychen.

Từ thực trạng về những tồn tại của các giải pháp hiện tại như tốn kém chi phí(đối với cọc bê tông cốt thép), công trình vẫn tiếp tục lún với độ lún lớn ( đối với nềnđóng cừ tràm), tuy nhiên, hiện nay trên địa bàn tỉnh chưa tìm ra được giải pháp xử lýnền móng nào vừa mang lại hiệu quả vừa tiết kiệm được kinh phí đầu tư Việc tìm ramột giải pháp mới để đáp ứng yêu cầu từ thực tế xử lý nền móng công trình là rất cầnthiết Chính vì vậy “Nghiên cứu cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ để xử lý nềnmóng cho nhà dân dụng thấp tầng khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp” là rấtcần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết hiện nay về giải pháp xử lý nền móng côngtrình trên khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài:

Thực trạng xây dựng công trình tại vùng đất yếu trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp đãxảy ra nhiều vấn đề về chất lượng, về kinh phí, cụ thể như:

Tại một số khu vực đất yếu của tỉnh Đồng Tháp như khu vực huyện ThápMười, huyện Châu Thành, huyện Lai Vung, huyện Lấp Vò, giải pháp xử lý móng côngtrình xây dựng tại đây chủ yếu bằng móng cọc bê tông cốt thép và móng băng giaonhau trên nền gia cố cừ tràm Các giải pháp này hiện nay đã bộc lộ nhiều hạn chế nhưphải tốn kém chi phí xử lý, độ lún của công trình và nền vẫn tiếp diễn sau khi côngtrình đưa vào sử dụng.

Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá hiệu quả về mặt kỹ thuật, về mặt kinh tếcủa phương pháp gia cố nền đất yếu bằng phương pháp xi măng hóa nền đất yếu( cọcđất gia cố xi măng) tại huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp.

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Luận văn nghiên cứu cho ba công trình học được xây

dựng trên nền đất yếu được xử lý bằng cọc đất gia cố xi măng.

Phạm vi nghiên cứu: Luận án nghiên cứu phương pháp xử lý đất yếu khu vực

Huyện Tháp Mười, Tỉnh Đồng tháp bằng cọc đất gia cố xi măng.

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn:

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thí nghiệm trong phòng và thi công , thử nghiệmhiện trường đối chứng kết quả nghiên cứu từ đó rút ra những kết luận cần thiết cho đềtài nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết về mô hình và các phương pháp tính toán phù hợp cho cọcđất gia cố xi măng đường kính nhỏ để gia cố nền đất yếu trên thế giới và ở Việt Nam.

Nghiên cứu công nghệ, thiết bị thi công cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏphù hợp với nhu cầu, điều kiện vận chuyển lắp đặt thiết bị thi công ở đồng bằng sôngCửu Long có nhiều cầu yếu khó vận chuyển thiết bị lớn, cồng kềnh.

Nghiên cứu thí nghiệm: Nghiên cứu các phương pháp thí nghiệm trong phòng.Chế bị mẫu và thử nghiệm tìm ra kết quả tối ưu theo hàm lượng xi măng và theo thờigian Phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm đồng thời ứng dụng kết quả vào tínhtoán ổn định của nền đất được gia cố.

Hiện nay Theo Tiêu chuẩn TCVN 9403:2012, trụ xi măng đất được định nghĩalà trụ tròn bằng hỗn hợp đất – xi măng, hay đất – vữa xi măng được chế tạo bằng cáchtrộn cơ học xi măng hoặc vữa xi măng với đất tại chổ, nhưng cũng có nhiều quan điểm

chọn mô hình tính toán là Trụ đất xi măng nên ngayphân định rõ thuật ngữ sử dụng lúc là trụ, lúc là cọccũng sẽ được làm rõ trong luận án

trong tiêu chuẩn cũng còn chưa đất gia cố xi măng, vấn đề này

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu:

Nghiên cứu sẽ nhằm giúp cho các bên có liên quan trong đầu tư xây dựng(chủđầu tư, đơn vị thiết kế, thẩm tra, thẩm định,…) có thêm giải pháp để xử lý nền móngmang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cho các công trình xây dựng trên vùng có địa chấtyếu, tại khu vực giao thông đi lại tương đối khó khăn.

Làm sáng tỏ mô hình và các phương pháp lý thuyết tính toán cho cọc đất gia cố ximăng nói chung và cọc đất gia cố xi măng đường kính nhỏ nói riêng.

Góp phần thúc đẩy ứng dụng công nghệ mới cọc đất gia cố xi măng vào ứng dụngtrong thực tế cuộc sống và phát triển kinh tế.

Góp phần củng cố cơ sở vững chắc để thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ hiện đại,có hiệu quả kinh tế trong việc gia cố nền móng tại các khu vực có nền đất yếu.

Nghiên cứu đã tạo một cơ sở thực nghiệm cho việc áp dụng đại trà phương phápxử lý nền móng bằng Trụ đất xi măng trên địa bàn huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp.

1.6 Giới hạn của nghiên cứu:

Do hạn chế về thời gian cũng như khả năng nên tác giả chỉ nghiên cứu cọc đấtgia cố xi măng đường kính nhỏ để xử lý nền móng cho nhà dân dụng thấp tầng đối vớiđất khu vực huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp mà chưa nghiên cứu hết khu vực ĐồngBằng Sông Cửu Long để đưa ra kết luận có tính tồng quát và thuyết phục hơn.

Quy mô công trình nghiên cứu là móng cho nhà dân dụng thấp tầng tối đa là 3tầng xây dựng trên vùng có địa chất yếu.

1.7 Nội dung nghiên cứu:

Nội dụng đề tài gồm: Phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị, tài liệutham khảo và phần phụ lục.

PHẦN MỜ ĐẦU: Nêu lý do chọn đề tài, mục đích nghiên cứu, đối tượng và

phạm vị nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đềtài.

Chương 1: tổng quan về ứng dụng trụ đất gia cố xi măng đểxửlý nền đấtyếu.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chương 2: cơ sởlý thuyết và mô hình tính cọc đất gia cố xi măng trên nềnđất yếu.

Chương 3: ứng dụng tính toán cho công trình cụthểkhu vực nghiên cứu

Chương 4: kết quảnghiên cứu thực nghiệm hiện trường cọc đất gia cốximăng cho các khu vực đất yếu.

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận

đồng thời đề nghị hướng nghiên cứu tiếp sau nghiên cứu nay.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT GIA CỐXI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

1.1 Giới Thiệu lịch sử hình thành1.1.1Trên thế giới

Từ rất lâu, phương pháp cọc xi măng – đất đã được dùng để cải tạo đất Mục đíchcủa phương pháp này là cải thiện các đặc trưng của đất, như tăng cường độ kháng cắt,giảm nén lún, bằng cách trộn đất nền với xi măng (vữa xi măng) để chúng tương tác vớiđất Sự đổi mới tốt hơn nhờ trao đổi ion tại bề mặt các hạt sét, gắn kết các hạt đất và lấpcác lỗ rỗng bởi các sản phẩm của phản ứng hóa học Trộn sâu phân loại theo chất kết dính(xi măng, vôi, thạch cao, tro bay ) và phương pháp trộn (khô/ướt, quay/ phun tia, guồngxoắn hoặc lưỡi cắt).

Phát triển cọc xi măng – đất bắt đầu tại Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1960.Phun khô dùng vôi bột chưa tôi được dùng ở Nhật Bản từ những năm 1970 Khoảng thờigian đó cọc đất vôi cũng ra đời ở Thụy Điển Trộn ướt dùng vữa xi măng cũng được NhậtBản áp dụng trong những năm 1970 Phương pháp được phổ biến ra thế giới, gần đây hỗnhợp xi măng, vôi với thạch cao, tro bay, xỉ cũng đã được giới thiệu Thiết bị trộn đã đượccải tiến Phương pháp đã được áp dụng tai nhiều nước còn để giải quyết các vấn đề môitrường như để ngăn chặn và xử lý các vùng bị ô nhiễm Gần đây, công nghệ tổ hợp đượcphát triển kết hợp trộn với phun tia, máy trộn bề mặt.

Năm 1967, Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu thuộc Bộ giao thông vận tải NhậtBản bắt đầu các thí nghiệm trong phòng sử dụng vôi cục hoặc vôi bột để xử lý đất biểnbằng phương pháp trộn vôi dưới sâu Công việc nghiên cứu bởi Okumura, Terashi vànhững người khác suốt những năm đầu của thập niên 70.

Năm 1974, Viện nghiên cứu hải cảng và bến tàu báo cáo phương pháp trộn vôi dướisâu đã được bắt đầu ứng dụng toàn diện tại Nhật Bản.

Năm 1976, viện nghiên cứu công chánh thuộc Bộ xây dựng Nhật Bản hợp tác vớiViện nghiên cứu máy xây dựng Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu phương pháp trộn phun khôdưới sâu bằng bột xi măng, bước thử nghiệm đầu tiên hoàn thành vào cuối năm 1980.

Năm 1977, Nhật Bản lần đầu tiên phương pháp trộn xi măng dưới sâu áp dụng trênthực tế.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hiện nay, nước ứng dụng công nghệ xi măng đất nhiều nhất là Nhật Bản và cácnước vùng Scandinaver Theo thống kê của hiệp hội CDM (Nhật Bản), tính chung tronggiai đoạn 80-96 có 2345 dự án, sử dụng 26 triệu m3 xi măng đất Riêng từ 1977 đến1993, lượng đất gia cố xi măng ở Nhật vào khoảng 23.6 triệu m3 cho các dự án ngoàibiển và trong đất liền, với khoảng 300 dự án Hiện nay hàng năm thi công khoảng 2 triệum3.

Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu bắt đầu từ năm 1970, mặc dù ngay từ cuốinhững năm 1960, các kỹ sư Trung Quốc đã học hỏi phương pháp trộn vôi dưới sâu vàCDM ở Nhật Bản Thiết bị trộn sâu dùng trên đất liền xuất hiện năm 1978 và ngay lập tứcđược sử dụng để xử lý nền các khu công nghiệp ở Thượng Hải Tổng khối lượng xử lýbằng công nghệ trộn sâu ở Trung Quốc cho đến nay vào khoảng trên 1 triệu m3 Từ năm1987 đến 1990, công nghệ trộn sâu đã được sử dụng ở Cảng Thiên Tân để xây dựng 2 bếncập tàu và cải tạo nền cho 60 ha khu dịch vụ Tổng cộng 513000m3 đất được gia cố, baogồm các móng kè, móng của các tường chắn phía sau bến cập tàu.

Xử lý sự cố nền công trình nhà ở Đài Bắc - Đài Loan

Xử lý nền ga tàu điện ở trung tâm Cai Ro - Ai Cập

Đến năm 1992, một hợp tác giữa Nhật và Trung Quốc đã tạo ra sự thúc đẩy chonhững bước đầu tiên của công nghệ CDM của Trung Quốc, công trình hợp tác đầu tiên làcảng Yantai Trong dự án này 60.000m3 xử lý ngoài biển đã được thiết kế và thi công bởichính các kỹ sư Trung Quốc (Tang, 1996).

1.1.2 Ở Việt Nam:

Viện khoa học công nghệ Xây dựng (IBST) là người đầu tiên đưa chất gia cố là ximăng vào (khởi thủy của phương pháp là cột vôi), điều này được khẳng định trong hộinghị gia cố sâu tổ chức tại Stockholm 2001 Tại Việt Nam, phương pháp này đượcnghiên cứu từ những năm đầu của thập kỷ 80 (thế kỷ trước) với sự giúp đỡ của Viện Địakỹ thuật Thụy Điển (SGI) với một thiết bị thi công, do TS Nguyễn Trấp làm chủ trì Đềtài được kết thúc vào năm 1986 thiết bị được chuyển giao cho LICOGI.

Vào năm 2000, do yêu cầu của thực tế, phương pháp này được áp dụng trở lại tronglĩnh vực xăng dầu, khi công trình chấp nhận một giá trị độ lún cao hơn bình thường tuynhiên có hiệu quả kinh tế cao Đơn vị đưa trở lại phương pháp này ban đầu là COFEC vànay là C&E consultans Trong thời gian này song song với việc áp dụng rất nhiều thínghiệm hiện trường (quan trắc công trình) đã được thực hiện Những thí nghiệm mangtính nghiên cứu này được C&E thực hiện và quy mô của nó không thua kém các đồngnghiệp khác Hiện nay C&E đang thực hiện thí nghiệm quan trắc sự thay đổi áp lực nướcdưới đáy khối gia cố (ở độ sâu > 20m) tại TP Hồ Chí Minh để xem xét lại tính thoát

Số liệu về một số công trình khác sử dụng Trụ đất xi măng ở Việt Nam

Thành phần hóa học trong đất: đất chứa hữu cơ, nhiễm mặn, có độ pH thấp <5…chúng chỉ cải thiện không đáng kể Để gia tăng tính chất cơ lý thường dùng thêm phụ gia(vôi, thạch cao, xỉ lò cao,…) Có thể sản xuất được những loại xi măng phù hợp với đặcthù cho từng loại đất trên nhưng với điều kiện kinh tế Việt Nam hiện nay thì giá thành sẽrất cao so với phương pháp khác.

1.2.2 Thành phần khoáng

Trong trường hợp đất có khả năng phản ứng pozzolan cao thì tính chất độ bền củađất sau xử lý bị chi phối bởi ứng xử độ bền của các khối gắn kết hóa rắn Nhưng đối vớiđất có khả năng phản ứng pozzolan thấp hơn thì tính chất độ bền của đất sau xử lý bị chiphối bởi ứng xử độ bền của các khối đất hóa rắn Do đó nếu các điều kiện xử lý như nhauthì đất có khả năng phản ứng pozzolan cao sẽ có độ bền cao hơn.

Hilt và Davidson nhận thấy rằng sét montmorillonit và sét kaolinit có hiệu quả đốivới tác nhân pozzolan hơn là như sét chứa ilit, clorit hay vermiculit.

Wissa et al cũng giải thích rằng hàm lượng vật chất chất gắn kết thứ cấp được sản

lượng và thành phần khoáng vật sét cũng như hàm lượng silica vô định hình và aluminacó mặt trong đất Khoáng vật montmorillonit chắc chắn sẽ sẵn sàng để phản ứng hơn làilit và kaolinit vì chúng có tính kết tinh thấp.

1.2.3 Thành phần và hàm lượng các muối dễ hòa tan

Các nhà khoa học Nga: T.G.Samoilov; V.M.Bezruk, v.v đã chỉ rằng:Các muối

– 10% sẽ làm giảm một ít độ bền đất – xi măng, nhưng độ bền này vẫn đủ cao Do vậy ximăng hóa đất chứa 8% các muối clorua hoàn toàn chấp nhận được.

măng hóa đất đá.

giảm cường độ, dễ bị ăn mòn, ), nhưng độ bền đất – xi măng vẫn đủ cao Vì vậy, xi

măng hóa đất không có hiệu quả.

Các muối cacbonat dưới bất kỳ hàm lượng nào cũng đều ảnh hưởng tốt đến xi mănghóa đất Sự có mặt của các cacbonat trong đất sẽ làm giảm đáng kể tác dụng xấu của các

Thạch cao [CaSO4.2H2O] < 5% có tác dụng tốt đến xi măng hóa đất, nếu

Thật vậy, bất kể như thế nào, việc xi măng hóa đất sét chứa muối, thì các muối dễhòa tan sẽ loại bỏ được tính thấm nước của đất – xi măng.

Khái niệm xi măng Portland:

Xi măng Portland là bột vô cơ có tính chất kết dính thủy lực, sản phẩm nghiền mịncủa hỗn hợp clinker xi măng Portland và phụ gia thạch cao 3 ÷ 5% khối lượng clinker.

Ngoài ra, còn có các chất kết dính có nguồn gốc từ xi măng Portland, đó là sảnphẩm nghiền mịn xi măng Portland với những phụ gia thích hợp khác (bột đá vôi, bộtpuzolang, tro xỉ…) đáp ứng những tiêu chuẩn kỹ thuật được quy định của những cơ quanchức năng.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phần khoáng vật của xi măng Portland:

clinker Alit là khoáng vật quan trọng nhất của clinke, nó quyết định cường độ và các tínhchất khác của xi măng Đặc điểm của khoáng vật là đông kết nhanh, cường độ cao, tỏanhiều nhiệt, dễ bị ăn mòn.

clinker Bêlit là khoáng vật quan trọng thứ hai của clinker Đặc điểm của nó là đông kếtchậm nhưng đạt cường độ cao ở tuổi muộn, tỏa nhiệt ít, ít bị ăn mòn.

Khoáng vật có đặc điểm đông kết nhanh nhưng cường độ rất thấp, tỏa nhiệt rất nhiều vàrất dễ bị ăn mòn.

trong clinker Khoáng vật có đặc điểm đông kết, cường độ chịu lực, nhiệt lượng tỏa ra vàkhả năng chống ăn mòn đều trung bình.

lượng các khoáng vật này khoảng 5 – 15% và có ảnh hưởng xấu đến tính chất của ximăng làm cho xi măng kém bền với nước.

Quá trình đông cứng của xi măng

Khi xi măng rắn chắc, các quá trình vật lý và hóa lý phức tạp đi kèm theo Các phảnứng hóa học có một ý nghĩa rất lớn và tạo ra sự biến đổi tổng hợp, khiến cho xi măng khinhào trộn với nước, lúc đầu chỉ là hồ dẻo và sau biến thành đá cứng có cường độ Tất cảcác quá trình tác dụng tương hỗ của từng khoáng với nước để tạo ra những sản phẩm mớixảy ra đồng thời, xen kẽ và ảnh hưởng lẫn nhau Các sản phẩm mới cũng có thể tác dụngtương hỗ với nhau và với các khoáng khác của clinker để hình thành những liên kết mới.Do đó hồ xi măng là một hệ rất phức tạp cả về cấu trúc thành phần cũng như sự biến đổi.Để giải thích quá trình rắn chắc người ta thường dùng thuyết của Baikov Rebinder Theothuyết này, quá trình rắn chắc của xi măng được chia làm 3 giai đoạn:

Giai đoạn hòa tan: khi nhào trộn xi

clinker sẽ tác dụng với nước ngay trên bề

măng với nước các thành phần khoáng của mặt hạt xi măng Những sản phẩm mới tan

được [Ca(OH)2; 3CaO.Al2O3.6H2O] sẽ tan ra Nhưng vì độ tan của nó không lớn vàlượng nước có hạn nên dung dịch nhanh chóng trở nên quá bão hòa.

Giai đoạn hóa keo: Trong dung dịch quá bão hòa, các sản phẩm Ca(OH)2;

phẩm etringit, CSH vốn không tan nên vẫn tồn tại ở thể keo phân tán Nước vẫn tiếp tụcmất đi (bay hơi, phản ứng với xi măng), các sản phẩm mới tiếp tục tạo thành, tỷ lệrắn/lỏng ngày một tăng, hỗn hợp mất dần tính dẻo, các sản phẩm ở thể keo liên kết vớinhau thành thể ngưng keo.

Giai đoạn kết tinh: các chất Ca(OH)2, 3CaO.Al2O3.6H2O từ thể ngưng keo chuyển

sang dạng kết tinh, các tinh thể nhỏ đan chéo nhau làm cho xi măng bắt đầu có cường độ,

Do lượng nước ngày càng mất đi, keo dần dần bị khô, kết chặt lại và trở nên rắn chắc.Các giai đoạn hoà tan, hoá keo và kết tinh không xảy ra độc lập, mà xảy ra đồng thời vớinhau, xen kẽ nhau Ngoài ra, vôi trong hỗn hợp tạo cọc có tác dụng như chất gắn kếtgiống như xi măng, đồng thời có khả năng hấp thụ nước lớn và toả nhiệt làm tăng sứckháng cắt của cọc và tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền Quá trình thuỷ hoá vôi kèmtheo sự toả nhiệt được biểu diễn bằng phản ứng sau :

Cường độ của hỗn hợp tăng lên một phần do phản ứng silicat, một phần do phản

bởi các hạt keo và tinh thể, chúng phát triển và tăng dần cường độ.

Phản ứng giữa xi măng và đất

ra và vôi tôi được kết tụ riêng rẽ ở dạng tinh thể Trong quá trình đông cứng các hạt ximăng dính kết với nhau tạo nên khung kết cấu hạt bao quanh các hạt sét Các pha silicatevà aluminate trộn lẫn với nhau nên không có pha nào dạng tinh thể hoàn toàn Một phần

dạng tinh thể Ngoài ra tính háo nước của xi măng làm cho nước trong lỗ rỗng có độ pH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

cao hơn vì phản ứng cho ra vôi tôi Các bazơ mạnh hòa tan silica và alumina ngậm nướcdần phản ứng với những ion calium được phóng thích từ sự thủy phân xi măng để tạo ranhững hợp chất không hòa tan (sản phẩm xi măng thứ cấp) Các hợp chất không hòa tannày sẽ đông cứng trong quá trình bảo dưỡng và chính chúng tạo ra độ bền cho đất nền.Phản ứng thứ cấp ở trên chính là phản ứng pozzolan Sau đây là những phản ứng xảy rakhi xi măng gặp nước:

(Sản phẩm xi măng thứ cấp)

Ca2+ + 2(OH)- + Al2O3 CAH

(Sản phẩm xi măng thứ cấp)

Khi pH < 12,6 thì phản ứng sau đây xảy ra:

C3S2Hx  CSH (Hydated gel) + Ca(OH)2

Để tạo lực dính kết trong hỗn hợp đất và xi măng thì các thành phần khoáng silicatevà aluminate phải có khả năng hòa tan Khả năng hòa tan của các thành phần khoáng vậtphụ thuộc nhiều yếu tố như độ tinh khiết, tinh thể, kích thước hạt,thành phần khoáng độpH của môi trường… trong các phản ứng trên, cường độ của các sản phẩm xi măng sơcấp lớn hơn cường độ xi măng thứ cấp Khi độ pH < 12,6 thì phản ứng (1.11) xảy ra Tuynhiên phản ứng pozzolan (phản ứng 1.9 và 1.10) xảy ra thì độ pH sẽ giảm và sự giảm pH

măng và phản ứng pozzolan kéo dài nhiều tháng thậm chí nhiều năm vì vậy cường độ đấtđược xử lý bằng dung dịch xi măng có độ bền tăng theo thời gian.

Vậy trong hỗn hợp đất xi măng tồn tại các hạt sét, xi măng sơ cấp và thứ cấp sảnphẩm xi măng thứ cấp làm tăng cường độ và tính bền của đất và xi măng bằng cách làmtăng cường độ liên kết giữa các hạt.

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG

Hiện nay, Việt Nam áp dụng một số phương pháp trộn xi măng – đất như:Jet – Grouting (bơm phụt xi măng vào đất).

CDM (cement depth method – trộn dung dịch xi măng vào sâu trong đất).DJM (Dry Jet Mixing – trộn bột xi măng vào sâu trong đất).

Surface treatment (trộn xi măng phần bề mặt).

1.3.1 Công nghệ trộn Jet – Grouting

Công nghệ Jet – Grouting (khoan phụt vữa cao áp – KPVCA) được phát minh ởNhật Bản năm 1970 Sau đó các công ty của Ý, Đức đã mua lại phát minh trên và đến naynhiều công ty xử lý nền móng hàng đầu thế giới hiện nay như công ty Layne Christensen(Mỹ), Bauer (Đức), Keller (Anh), Frankipile (Úc) đều có sử dụng công nghệ này Trảiqua hơn ba mươi năm hoàn thiện và phát triển, đến nay công nghệ này đã được thừa nhậnrộng khắp, được kiểm nghiệm và đưa vào tiêu chuẩn ở các nước phát triển trên thế giới.

Khoan phụt vữa cao áp là một quá trình hóa cứng của đất Nhờ có các tia nước và tiavữa phun ra với áp suất cao (200-400atm), vận tốc lớn (≥ 100 m/s), các phân tử đất

LUẬN VĂN THẠC SĨ

xung quanh lỗ khoan bị xới tơi ra và nhào trộn với vữa phụt đông cứng tạo thành một khối đồng nhất “xi măng – đất”.

Công nghệ thi công

Vữa phụt ra với vận tốc 100 m/s, vừa cắt đất vừa trộn vữa với đất một cách đồngthời, tạo ra một cột xi măng – đất đồng đều với độ cứng cao và hạn chế đất trào ngượclên.

Cấu tạo đầu khoan gồm một hoặc nhiều lỗ phun vữa, các lỗ phun có thể được bố tríngang hàng hoặc lệch hàng và có độ lệch góc đều nhau.

Công nghệ đơn pha dùng cho các cột đất có đường kính vừa và nhỏ (0,6 – 1,2m).Công nghệ phun được mô tả hình 1-4.a và các thông số kỹ thuật được thể hiện theobảng 1-2.

b Công nghệ hai pha (Công nghệ D)

Đây là hệ thống phụt vữa kết hợp vữa với không khí Hỗn hợp vữa đất – xi măngđược bơm ở áp suất cao, tốc độ 100m/s và được trợ giúp bởi một tia khí nén bao bọcxung quanh vòi phun Vòng khí nén sẽ làm giảm ma sát cho phép vữa xâm nhập sâu vàotrong đất do vậy tạo ra cột đất – xi măng có đường kính lớn hơn Tuy nhiên, dòng khí lạilàm giảm độ cứng của cột đất so với phương pháp phụt đơn tia và đất bị trào ngược nhiềuhơn.

Cấu tạo đầu khoan gồm một hoặc nhiều lỗ phun (bố trí ngang hàng hoặc lệch hàng,có độ lệch góc đều nhau), để phun vữa và khí Khe phun khí nằm bao quanh lỗ phun vữa.

Công nghệ hai pha tạo ra các cọc có đường kính lớn hơn công nghệ một pha, có thểđạt tới 1,0 – 1,8m.

Công nghệ phun được mô tả hình 1-4.b và các thông số kỹ thuật được thể hiện theobảng 1-2.

c Công nghệ ba pha (Công nghệ T)

Quá trình phụt có cả vữa, không khí và nước Không giống phụt đơn pha và phụt haipha, nước được bơm dưới áp suất cao và kết hợp dòng khí nén xung quanh vòi nước Nhờ

đó đuổi khí ra khỏi cột đất gia cố Vữa được bơm qua một vòi riêng biệt nằm dưới vòi khívà nước để lấp đầy khoảng trống của khí Phụt ba pha là phương pháp thay thế đất hoàntoàn Đất bị thay thế sẽ trào ngược lên mặt đất và được thu gom, xử lý.

Cấu tạo đầu khoan gồm một hoặc nhiều lỗ đúp để phun nước và khí đồng thời vàmột hoặc nhiều lỗ đơn nằm thấp hơn để phun vữa Nói chung mỗi cặp lỗ phun khí – nướcvà vữa đều nằm đối xứng nhau qua tâm trục của đầu khoan Các cặp lỗ được bố trí lệchgóc đều nhau.

Trụ đất xi măng tạo ra bằng công nghệ này có thể đạt được đường kính lớn tới 3m.Công nghệ phun được mô tả hình 1-4.c và các thông số kỹ thuật được thể hiện trongbảng 1-2.

Vữa bơm

& hơiGrout

Màng hơibọc

Separatenozzl eTạo cột vữa

Tạo cột vữa=0.6-1.2m

Dòng vữa

Dòng vữa

Grout jet

single jet –soilcrete Sdouble jet-soilcrete D

triple jet-soilcrete Tsuper jet –siêu áp

Các công nghệ phun Jet – Grouting

HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN17GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG

Các thông số kỹ thuật thông dụng

Phạm vi ứng dụng rộng, thích hợp mọi loại đất, từ bùn sét đến sỏi cuội.

Có thể xử lý các lớp đất yếu một cách cục bộ, không ảnh hưởng đến các lớp đất tốt.Có thể xử lý dưới móng hoặc kết cấu hiện có mà không cần ảnh hưởng đến công trình.Thi công được trong nước.

Mặt bằng thi công nhỏ, ít chấn động, ít tiếng ồn, hạn chế tối đa ảnh hưởng đến các công trình lân cận.

Thiết bị nhỏ gọn, có thể thi công trong không gian có chiều cao hạn chế, nhiều chướngngại vật.

Nhược điểm:

Có thể gây ra trương nở nền và gây ra các chuyển vị quá giới hạn trong lòng đất Áplực siêu cao còn có khả năng gây nên rạn nứt nền đất lân cận và tia vữa có thể lọt vào cáccông trình ngầm sẵn có như hố ga, tầng hầm lân cận.

Đối với nền đất chứa nhiều túi bùn hoặc rác hữu cơ thì axit humic trong đất có thểlàm chậm hoặc phá hoại quá trình ninh kết của hỗn hợp xi măng đất.

LUẬN VĂN THẠC SĨ

1.3.2 Công nghệ trộn CDM (Cement Depth Method)

Nguyên lý công nghệ trộn ướt CDM được mô tả hình 1-5.

Bồn chứaKiểm soát độ sâu và độ quay

Sơ đồ thi công trộn ướt

Trộn ướt dùng vữa xi măng, khi cần có thể cho thêm phụ gia Khối lượng vữa thayđổi được theo chiều sâu Khi chế tạo trụ đất rời dùng khoan guồng xoắn liên lục có cánhtrộn và cánh cắt hình dạng khác nhau, có đủ công suất để phá kết cấu đất và trộn đều vữavới đất.

Công nghệ và đặc tính kỹ thuật của công nghệ trộn ướt Bắc Âu và Nhật Bản đượcthể hiện trong bảng 1-3 và bảng 1-4.

Công nghệ trộn ướt Bắc Âu và Nhật Bản

Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt Bắc Âu và Nhật Bản

1.3.3 Công nghệ trộn Dry Jet Mixing

Nguyên lý công nghệ trộn ướt DJM được mô tả hình 1.6.

Sơ đồ thi công trộn khô

HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN20GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG

Công nghệ Bắc Âu

Thiết bị có khả năng tạo cọc đến chiều sâu 25m, đường kính 0,6 – 1,0m Độ nghiêng

trộn, khối lượng trộn và khối lượng xi măng được quan trắc, và trong nhiều trường hợpđược kiểm soát tự động để cho đất được trộn đều Đầu trộn được xuyên xuống đến độ sâuthiết kế, khi rút lên xi măng được phun qua lỗ ở đầu trộn qua ống dẫn trong cần trộn Đấtxi măng được trộn đều có thể được lặp lại một vi trí nếu cần.

Tốc độ quay của đầu trộn và tốc độ rút lên đều hiệu chỉnh được để đạt tới độ đồngnhất mong muốn Thiết bị đời mới được phát triển chứa được cả khí lẫn xi măng.

 Công nghệ Nhật Bản

Nhật bản chế tạo ra nhiều loại máy, có một hay nhiều cần Mỗi cần có đầu trộnnhiều lưỡi cắt đường kính 0,8m – 1,3m, có khả năng tạo cọc đến độ sâu 33m Xi măng đivào máy trộn nhờ khí nén Thiết bị đời mới có đầu chụp ngăn bụi xi măng khỏi phụt lêntrên mặt đất Lỗ phun xi măng nằm cả phía trên và phía dưới hệ lưỡi cắt Khối lượng ximăng và áp lực khí được kiểm soát tự động Xi măng được phun cả trong pha xuống hoặctrong hai pha của hành trình.

Công nghệ và đặc tính kỹ thuật của công nghệ trộn khô Bắc Âu và Nhật Bản đượcthể hiện trong bảng 1-5 và bảng 1-6.

So sánh công nghệ trộn khô Bắc Âu và Nhật Bản

1.4 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐẤT XI MĂNG

Những đặc tính kỹ thuật chính được quan tâm như sau: sức chịu tải, cường độ chống cắt, cường độ đâm thủng, tính thấm, tính nén lún và mô đun đàn hồi.

1.4.1Cường độ

Cường độ của đất xi măng thu được từ thí nghiệm nén một trục nở hông, thí nghiệm3 trục dạng UU, cắt nhanh Mẫu thí nghiệm bao gồm: mẫu trong phòng, mẫu hiện trường:mẫu tươi, mẫu lõi khoan… được dùng để so sánh trước, trong và sau khi xây dựng côngtrình Phổ biến nhất là thí nghiệm nén một trục nở hông nhằm xác định độ bền nén nở

hông của đất xi măng, kết quả của thí nghiệm này được dùng để thiết kế, kiểm tra và kếtluận về chất lượng của công trình.

Thí nghiệm nén một trục nở hông áp dụng cho mẫu cọc đất – xi măng, thông thườngthì theo tiêu chuẩn ASTM D2166 Kết quả thí nghiệm thường chúng ta có được một đồ

Đồ thị ứng suất-biến dạng của mẫu đất xử lý tăng rất dốc cho đến đỉnh (ứng với độbền nén) sau đó giảm đột ngột cho đến giá trị độ bền dư rất nhỏ Sự phân định các đớicho thấy hiệu quả của việc xử lý xi-măng được biểu diễn ở hình 1.4 Mặt phẳng biểu diễn

Thuộc tính của đất xử lý thể hiện rõ rệt việc tăng độ bền và môđun biến dạng nhưng đồngthời vật liệu sét cũng thay đổi hành vi sang giòn và gần như giòn Nói chung, đồ thị ứngsuất-biến dạng của mẫu sau xử lý tăng nhanh đến giá trị cực đại (đỉnh) sau đó giảm độtngột đến giá trị dư thấp Từ diện mạo của quan hệ ứng suất-biến dạng hành vi tổng quátcủa sét sau xử lý có thể được mô tả là giòn, gần như giòn và uốn dẻo Biến dạng lớn, độ

bền cao và pic nhọn thể hiện hành vi giòn Vì độ ẩm giảm tùy thuộc Aw trong hỗn hợp tacó thể kết luận rằng độ bền tăng không nhiều khi độ ẩm giảm ứng với hàm lượng xi-măng thấp ví dụ 5%; trong khi đó ứng với hàm lượng xi-măng cao hơn độ bền tăng mộtphần là nhờ độ ẩm giảm Từ điều kiện của thí nghiệm nén nở hông người ta cho rằng hàmlượng xi-măng từ 15% đến 20%, thời gian bảo dưỡng từ 1 đến 2 tháng là tối ưu.

Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến qu

Mitchell et al có những nghiên cứu toàn diện với mục đích điểm lại các nghiên cứu

qq(t) K.log

Trong đó:

mịn t: thời gian bảo dưỡng

HVCH: NGUYỄN THÀNH THÂN23GVHD: TS PHẠM VĂN HÙNG